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Solaris,Linux和FreeBSD的内核比较 (4)

2019-12-03 06:15:50来源:励志吧0次阅读

分页3个系统都使用了最近最少使用least recently used算法的变种完成页替换。他们都有一个守护daemon进程/线程完成页替换。FreeBSD的是vm_pageout daemon,它周期性地,或者当free的内存不多时,被唤醒。当可用内存低于某个限制时,vm_pageout 运行例程vm_pageout_scan扫描内存并释放一些页面。vm_pageout_scan例程可能需要异步地将更改过的页面写回到磁盘,在释放他们之前。不论由多少颗CPU,只有一个这样的daemon。Solaris的是pageout daemon,它也周期性地运行,处理空闲内存不多的情况。Solaris中的分页限制值在系统启动时自动校准,这样可以避免该守护进程过渡占用CPU或者向磁盘发出洪水般的换页请求(嗯,flood这么翻正好 )。FreeBSD的daemon在大多数情况下使用的值是固定的--不过也可以调整。Linux的LRU算法可以在运行时动态调整,而且可以有多个kswapd daemon,每CPU最多一个。这3个系统都使用global working set策略,而不是per process working set。

FreeBSD有多个页面链表来追踪最近使用页。包括active,inactive,cached和feee页。根据使用情况,页面在这些链表间走来走去。经常访问的页面会在active上。退出的进程的数据页面将被马上放到free上。如果因为负载原因vm_pageout_scan 来不及扫描全部内存的话,FreeBSD内核可能将整个进程全部换出。如果内存短缺十分严重,vm_pageout_scan 可能会kill系统中最大的进程。Linux也使用不同的页面链表。物理内存被分为(多个)3重zone:一个DMA页面,一个普通页面,一个动态分配内存页面。zone的实现很像由于x86架构限制而很产生的。页面在hot,cold和free链表间移动--机制和FreeBSD的类似。经常用的页面在hot上。可用页面则在cold或者free上。

SUN的大佬使用free链,哈希链,vnode页面链支持自己的LRU实现。后两者大致相当于FreeBSD和Linux的active/hot链--也是FreeBSD和Linux要扫描的链。Solaris要扫描的不是这两个对象,它用two-handed clock算法扫描全部页面(见Solaris Internals 或其他什么地方随你便)。大致方法是,两只手相隔固定举例,前面的手将page的引用位清空以作为标识,如果自此开始没有进程引用这个页,后面的手就释放这个页面(当然如果需要就写回磁盘)。

3个系统在分页时都考虑了NUMA本地性。他们都把IO buffer cache和虚拟内存页面的cache合并到一个系统页cache中。系统页cache用于读写文件已经被mmap了文件,还有应用的text段和data段。

文件系统

3个系统都使用数据抽象层向应用隐藏文件系统实现细节。就是用大家熟悉的open,close,read,write,stat,等等系统调用访问文件,无论下层的文件数据的实现和组织如何。Solaris和FreeBSD把这种机制称为VFS(virtual file system),基本数据结构是vnode(virtual node)。Solaris和FreeBSD里每个被访问的文件都有一个赋给他们的vnode。除了generic 的文件信息外,vnode还包含到file-system-specific 信息的指针。Linux采用了详细的机制,也叫VFS(virtual file switch),文件系统无关的数据结构是inode。这个机构和vnode类似(小心:Solaris和FreeBSD也另有自己的inode--是UFS文件系统里file-system-dependent 的数据)。Linux还有两个不同的结构,一个用于文件操作,另一个用于inode操作。Solaris和FreeBSD将他们合并为vnode操作。

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